Молекулярная диффузия. Первый закон фика. Дифференциальное уравнение конвективной диффузии. Второй закон фика.

Закон равновесия фаз – правило фаз Гиббса Число степеней свободы равновесной термодинамической системы (С), на которую из внешних факторов влияют только температура и давление, равно числу независимых компонентов системы (К) минус число фаз (Ф) плюс два: С = К – Ф + 2

Правило фаз показывает, что число степеней свободы возрастает с увеличением числа компонентов и уменьшается с увеличением числа фаз системы. Двойка в формуле появилась вследствие принятого допущения о том, что из внешних факторов только два (температура и давление) могут влиять на состояние равновесия в системе

Принцип Ле«Если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие, то равновесие смещается в том направлении, при котором система как бы вновь восстанавливает своё прежнее состояние».

 

 

Молекулярная диффузия , часто называют просто диффузии , является тепловое движение всех (жидкости или газа) частиц при температуре выше абсолютного нуля . Скорость этого движения является функцией температуры, вязкости жидкости и размера (массы) частиц. Диффузия объясняет чистый поток молекул из области более высокой концентрации в одной из более низкой концентрации.

Первый закон Фика относится диффузионный поток к концентрации в предположении о стационарном состоянии . Она постулирует , что поток переходит из области с высокой концентрацией в регионы с низкой концентрацией, с величиной, пропорциональная градиенту концентрации (пространственная производная), или в упрощенных терминах концепция , что растворенное вещество будет перемещаться из области с высокой концентрацией в область низкой концентрации по градиенту концентрации. В одном (пространственном) измерении, закон:

Где

J представляет собой диффузионный поток , из которых измерение является количество вещества на единицу площади в единицу времени, так что выражается в таких единицах , как моль м ^-2с ¹ . J измеряет количество вещества , которое будет протекать через единицу площади в течение интервала единицу времени.

D представляет собой коэффициент диффузии или диффузии . Его размер составляет площадь в единицу времени, так что типичные блоки для экспрессии было бы м ² / с.

φ (для идеальных смесей) представляет собой концентрацию, из которых измерение количества вещества в единице объема. Это может быть выражено в единицах моль / м ³ .

х это положение, размер которого является длиной. Это может , таким образом , быть выражено в единичном м.

Второй закон Фика предсказывает , как диффузия вызывает концентрацию изменения со временем. Это дифференциальное уравнение , которое в одном измерении гласит:

Где

концентрация в размерах [(количество вещества) длины ^-3 ], например , моль / м ³ ; = ( Х , т ) является функцией , которая зависит от расположения х и время т

· т время, пример ев

· D коэффициент диффузии в размерах [длина ² времени ^-1 ], например , м ² / с

· х это положение [длина], например , м